JP2008303795A - ガソリンベーパ回収用吸脱着塔 - Google Patents

Abstract

【課題】吸脱着塔内に充填した吸着剤の流動を効果的に抑制することによって、安全性及び安定性の高い運転を実現可能にしたガソリンベーパ回収用吸脱着塔を提供する。
【解決手段】円筒状の容器１を有し、容器１内部に吸着剤１３が収容され、容器１の下側から流入してくる空気に含まれているガソリンベーパを吸着剤１３に吸着させて、空気のガソリンベーパ含有量を所定の濃度以下とし、吸着剤１３に吸着されたガソリンベーパを脱着する吸脱着塔１１は、吸着剤１３の流出を防止するフィルタ６１と、弾性体６３と、フィルタ６１と弾性体６３の間に配置され、弾性体６３の押圧力をフィルタ６１全体均一に伝達させるパンチングメタル６２と、容器１の胴径よりも大きな径を有し、容器１を覆い、中心部に空気出口孔６５が形成された蓋部６４とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、気化したガソリン（以下、ガソリンベーパと称する）を吸脱着するガソリンベーパ回収用吸脱着塔に関し、特に内部に充填される吸着剤の流動を抑制するようにしたガソリンベーパ回収用吸脱着塔に関するものである。

自動車のガソリンタンク内部は、下部に液化しているガソリンが貯留しており、上部にガソリンベーパが飽和状態で存在している。そして、自動車にガソリンを給油する際、ガソリンタンク内に存在しているガソリンベーパが給油口から追い出され、大気中へ放出されることになっていた。このように、ガソリンベーパをそのまま大気中へ放出してしまうと、光化学スモッグの原因となり、人体や環境に悪影響を及ぼすという問題に発展することになる。

そこで、吸着剤を利用して、ガソリンベーパを回収し、回収したガソリンベーパを液化して再利用するようにしたガス状炭化水素の回収装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このガス状炭化水素の回収装置は、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤を充填した吸着塔及び脱着塔を備え、時間の経過に応じて、吸着塔と脱着塔の機能を反転させ、ガソリンベーパの回収（吸着）及び再利用（脱着）を実行するようになっている。このように、吸脱着塔を２塔設け、その機能を適宜切り換えることによって、安定性の高い運転を実現するようになっている。

この吸脱着塔の外部構造は、円筒構造となっており、壁面にかかる圧力を均一化することを可能としている。また、吸脱着塔の内部構造は、吸着剤への伝熱を考慮し、フィンチューブ熱交換器を配置し、フィンチューブ熱交換器を構成するアルミフィンの間に吸着剤を充填し、上下に吸着剤流出防止ネットを設け、吸着剤が配管に流出することを防止するようにしている。さらに、吸脱着塔の上流部には、吸着剤へのガソリンベーパの吸着を均一化するためのパンチングメタル等で作製された整流板が設置可能になっている。

特開２００６−１９８６０４号公報（第１１〜１２頁、第１２図）

吸脱着塔に充填される吸着剤は、塔内に流れ込むガソリンベーパ（詳しくは、ガソリンベーパを含んだ空気）の流入速度（流速）によって流動する。ガソリンベーパは、吸着時は吸脱着塔の下側から上側に向かって流れるようになっているために（脱着時は逆）、ガソリンベーパの塔内流速によっては、吸着剤が粉砕してしまう可能性がある。また、吸脱着を繰り返す際における塔内の正圧、負圧によって、粉砕された吸着剤の一部が吸脱着塔の外部に流出し、脱着ポンプや吸引ポンプ、電磁弁等の機能部品を故障させてしまう可能性がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吸脱着塔内に充填した吸着剤の流動を効果的に抑制することによって、安全性及び安定性の高い運転を実現可能にしたガソリンベーパ回収用吸脱着塔を提供するものである。

本発明に係るガソリンベーパ回収用吸脱着塔は、円筒状の容器を有し、前記容器内部に吸着剤が収容され、前記容器の下側から流入してくる空気に含まれているガソリンベーパを前記吸着剤に吸着させて、前記空気のガソリンベーパ含有量を所定の濃度以下とし、前記吸着剤に吸着されたガソリンベーパを脱着するガソリンベーパ回収用吸脱着塔であって、前記吸着剤の粒径よりも小さな目を有し、前記吸着剤の流出を防止するフィルタと、前記フィルタを押圧する弾性体と、前記フィルタと前記弾性体の間に配置され、前記弾性体の押圧力を前記フィルタ全体均一に伝達させるパンチングメタルと、前記容器の胴径よりも大きな径を有し、前記容器を覆い、中心部に空気出口孔が形成された蓋部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るガソリンベーパ回収用吸脱着塔は、吸着剤の粒径よりも小さな目を有し、吸着剤の流出を防止するフィルタと、フィルタを押圧する弾性体と、フィルタと弾性体の間に配置され、弾性体の押圧力をフィルタ全体均一に伝達させるパンチングメタルと、容器の胴径よりも大きな径を有し、容器を覆い、中心部に空気出口孔が形成された蓋部とを備えたので、吸着剤の変動を抑制することができ、安全性及び安定性の高いガソリンベーパの吸着運転を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るガソリンベーパ回収用吸脱着塔（以下、単に吸脱着塔１１ａ、吸脱着塔１１ｂと称する）を搭載したガソリンベーパ回収装置１００全体の回路構成を示す概略回路構成図である。まず、図１に基づいて、ガソリンベーパ回収装置１００全体の回路構成について説明する。このガソリンベーパ回収装置１００は、ガソリンベーパを吸着又は脱着する２つの吸脱着塔（吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂ）を備え、この２つの吸脱着塔の機能を適宜切り換えてガソリンベーパを回収（吸着）、再利用（脱着）するようになっている。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

ガソリンベーパ回収装置１００は、自動車等にガソリンを給油するためのガソリン計量器とともに、ガソリンスタンド等に設置されるようになっている。そして、ガソリンベーパ回収装置１００は、自動車等の給油口から大気中に放出されるガソリンベーパを回収し、再利用する機能を有している。このガソリンベーパ回収装置１００は、大きく分けてガソリンベーパ凝縮回路１０と、冷媒回路４０と、ブライン回路５０とで構成されている。また、このガソリンベーパ凝縮回路１０は、ガソリンベーパ吸着回路２０と、ガソリンベーパ脱着回路３０とで構成されている。

［ガソリンベーパ吸着回路２０］
吸脱着塔１１ａでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ吸着回路２０は、２つの給油ノズル２１と、２つの第１電磁弁２２と、ガソリン吸引ポンプ２３と、ガソリン凝縮器２４と、気液分離器２５と、第２電磁弁２６ａと、吸脱着塔１１ａと、第３電磁弁２７ａと、第１減圧弁２８とがガソリン吸着用配管２９で順次接続されて構成される。一方、吸脱着塔１１ｂでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ吸着回路２０は、２つの給油ノズル２１と、２つの第１電磁弁２２と、ガソリン吸引ポンプ２３と、ガソリン凝縮器２４と、気液分離器２５と、第２電磁弁２６ｂと、吸脱着塔１１ｂと、第３電磁弁２７ｂと、第１減圧弁２８とがガソリン吸着用配管２９で順次接続されて構成される。

第２電磁弁２６ａ及び第２電磁弁２６ｂの切り換えと、第３電磁弁２７ａ及び第３電磁弁２７ｂの切り換えとを制御することで、吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂのいずれか一方にガソリンベーパを吸着させるようになっている。すなわち、上記の各電磁弁を制御することで、吸脱着塔１１ａ又は吸脱着塔１１ｂのいずれか一方がガソリンベーパの吸着を行なう吸着塔として機能し、他方がガソリンベーパの脱着を行なう脱着塔として機能するようになっているのである。なお、吸脱着塔１１ａと吸脱着塔１１ｂとの切り換えは、所定の時間間隔で行なったり、吸脱着塔１１ａ又は吸脱着塔１１ｂのうち吸着塔として機能しているもののガソリンベーパの出口近傍の濃度に応じて行なったりするとよい。

給油ノズル２１は、自動車にガソリンを給油する機能を有している。また、給油ノズル２１は、自動車の給油口から放出されるガソリンベーパを吸引する際の入口として機能している。ここでは、２つの給油ノズル２１がガソリンベーパ吸着回路２０に設けられている場合を例に示しているが、給油ノズル２１の設置数を特に限定するものではない。第１電磁弁２２は、給油ノズル２１から吸引されたガソリンベーパの逆流を防止する機能を有している。この第１電磁弁２２は、給油ノズル２１の設置数に応じて設けるようになっている。

ガソリン吸引ポンプ２３は、ガソリンベーパを給油ノズル２１から吸引・加圧（たとえば、２００ｋＰａＧ）する機能を有している。ガソリン凝縮器２４は、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に備えられており、内部を導通するガソリンベーパが冷却されるものである。図１に示すように、このガソリン凝縮器２４は、らせん状に構成するとよい。気液分離器２５は、液体状態のガソリンベーパを捕捉することで、液体状態のガソリンベーパと気体状態のガソリンベーパとを分離するものである。

第２電磁弁２６ａ及び第２電磁弁２６ｂは、開閉が制御されることで、ガソリンベーパを含む空気を導通したりしなかったりする機能を有している。吸脱着塔１１ａは、ガソリンベーパを吸着する吸着塔としての機能と、ガソリンベーパを脱着する脱着塔としての機能とを有している。この吸脱着塔１１ａの容器１ａの内部には、後述する吸着剤冷却器１２ａと吸着剤１３ａとが設けられている。吸脱着塔１１ｂの容器１ｂの内部にも吸脱着塔１１ａと同様に、後述する吸着剤冷却器１２ｂと吸着剤１３ｂとが設けられており、ガソリンベーパを吸着する吸着塔としての機能と、ガソリンベーパを脱着する脱着塔としての機能とを有している。

吸着剤冷却器１２ａは、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２によって、吸脱着塔１１ａの容器１ａの内部を冷却する機能を有している。吸着剤冷却器１２ｂも吸着剤冷却器１２ａと同様に、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２によって、吸脱着塔１１ｂの容器１ｂの内部を冷却する機能を有している。つまり、吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂを吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂに設けることによって、少量の吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂでガソリンベーパの吸着を行なうことが可能になっている。

吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂは、ガソリンベーパを含む空気からガソリンベーパを吸着するものであり、たとえば平均１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気とするものである。この吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂとしては、たとえばシリカゲルやゼオライト、活性炭等を使用することができる（特に、４〜１００オングストロームの孔径をもつシリカゲルが好ましい）。つまり、いずれか一方の吸着剤１３ａ又は吸着剤１３ｂにガソリンベーパを吸着させ、他方の吸着剤１３ａ又は吸着剤１３ｂでガソリンベーパを脱着させている。そして、ガソリンベーパ回収装置１００は、吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂの吸着と脱着とを交互に切り換えて、連続運転するようになっているのである。

第３電磁弁２７ａ及び第３電磁弁２７ｂは、開閉が制御されることで、１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気を導通したりしなかったりするものである。第１減圧弁２８は、吸脱着塔１１ａ又は吸脱着塔１１ｂを経由した後における１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気を減圧するものである。ガソリン吸着用配管２９は、ガソリンベーパを含む空気を導通する配管である。なお、各電磁弁は、マイクロコンピュータ等の制御手段（図示省略）が行なうようになっている。

［ガソリンベーパ脱着回路３０］
吸脱着塔１１ｂでガソリンベーパを脱着する場合のガソリンベーパ脱着回路３０は、第２減圧弁３１と、第４電磁弁３２ｂと、吸脱着塔１１ｂと、第５電磁弁３３ｂと、脱着ポンプ３４とがガソリン脱着用配管３５で順次接続されて構成される。一方、吸脱着塔１１ａでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ脱着回路３０は、第２減圧弁３１と、第４電磁弁３２ａと、吸脱着塔１１ａと、第５電磁弁３３ａと、脱着ポンプ３４とがガソリン脱着用配管３５で順次接続されて構成される。

第４電磁弁３２ａ及び第４電磁弁３２ｂの切り換えと、第５電磁弁３３ａ及び第５電磁弁３３ｂの切り換えを、ガソリンベーパ吸着回路２０での各電磁弁との制御に応じて制御することで、吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂのいずれかでガソリンベーパを脱着させるようになっている。すなわち、ガソリンベーパ脱着回路２０の各電磁弁を、ガソリンベーパ吸着回路２０の各電磁弁と併せて制御することで、吸脱着塔１１ａと吸脱着塔１１ｂとを適宜切り換えるようになっているのである。

第２減圧弁３１は、吸引された空気を減圧して、たとえば−８０ｋＰａＧにするものである。第４電磁弁３２ａ及び第４電磁弁３２ｂは、開閉が制御されることで、空気を導通したりしなかったりする機能を有している。ガソリンベーパ脱着回路３０を構成する吸脱着塔１１ｂは、上述したようにガソリンベーパを脱着する脱着塔として機能する。また、吸脱着塔１１ａも吸脱着塔１１ｂと同様に、ガソリンベーパ脱着回路３０を構成する場合には、ガソリンベーパを脱着する脱着塔として機能することになる。

第５電磁弁３３ａ及び第５電磁弁３３ｂは、開閉が制御されることで、ガソリンベーパを含む空気を導通したりしなかったりする機能を有している。脱着ポンプ３４は、空気を吸脱着塔１１ｂ又は吸脱着塔１１ａに供給するために、外気から空気を吸引する機能を有している。ガソリン脱着用配管３５は、空気やガソリンベーパを含む空気を導通する配管である。このガソリン脱着用配管３５は、ガソリンベーパ吸着回路２０の第１電磁弁２２とガソリン吸引ポンプ２３との間におけるガソリン吸着用配管２９に接続されている。

［冷媒回路４０］
冷媒回路４０は、圧縮機４１と、凝縮器４２と、絞り装置４３と、蒸発器４４とが冷媒配管４５で順次接続されたヒートポンプサイクルとして構成されている。つまり、冷媒回路４０は、冷媒配管４５内に冷媒を導通し、この冷媒が各構成機器を循環することで、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２を冷却するようになっているのである。また、凝縮器４２の近傍には、凝縮器４２に空気を供給するためのファン等の送風機４６が設けられている。

圧縮機４１は、冷媒配管４５を流れる冷媒を吸入して、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。凝縮器４２は、冷媒の凝縮熱を放出し、その冷媒を凝縮液化するものである。絞り装置４３は、減圧弁や電子式膨張弁、温度式膨張弁、キャピラリーチューブ等で構成されており、その冷媒を減圧して膨張させるものである。蒸発器４４は、ブライン５２から熱を奪い（つまり、ブライン５２を冷却し）、その冷媒を蒸発ガス化するものである。

この冷媒回路４０に使用できる冷媒について説明する。冷媒回路４０に使用できる冷媒には、たとえば可燃性の無いＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）やＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）、Ｒ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。その他、自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂ ）等を使用することもできる。なお、冷媒回路４０に使用できる冷媒をこれらに限定するものではなく、ガソリンベーパ回収装置１００の設置場所等の諸条件に応じて決定すればよい。

［ブライン回路５０］
ブライン回路５０は、ガソリンベーパ凝縮容器５１と、ブラインポンプ５３と、吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂとがブライン配管５４で順次接続されて構成されている。ガソリンベーパ凝縮容器５１は、ブライン５２を貯留するブラインタンクとして機能する。ブライン５２は、たとえばプロピレングリコールやガソリン、灯油といった石油系物質等で構成される不凍液である。このブライン５２は、冷媒回路４０を制御することによって、１〜５℃程度の範囲を維持している。つまり、ガソリンベーパ凝縮容器５１内では、ブライン５２が攪拌されるようになっており、温度の調節がされているのである。なお、０℃以上でガソリンベーパを凝縮させる場合には、水をブライン５２としてもよい。

ブラインポンプ５３は、ガソリンベーパ凝縮容器５１に貯留されているブライン５２を吸引・加圧する機能を有している。つまり、ブライン５２は、ブラインポンプ５３によってブライン回路５０を循環するようになっているのである。吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂは、ガソリンベーパ凝縮容器５１から供給されるブライン５２によって吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂの内部を冷却するようになっている。吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂの内部温度を低くすることにより、ガソリンベーパの吸着容量を大きくすることができる。

たとえば、吸脱着塔１１ａでガソリンベーパが吸着されている場合、吸着剤冷却器１２ａでは、吸着剤１３ａにガソリンベーパを吸着する際の吸着熱によってブライン５２の温度が上昇し、吸着剤冷却器１２ｂでは、吸着剤１３ｂからガソリンベーパを脱着する際の脱着熱によってブライン５２の温度が低下することになっている。吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂのそれぞれから流出したブライン５２は、合流し、再度ガソリンベーパ凝縮容器５１に流入するようになっている。

また、ガソリンベーパ凝縮容器５１には、内部のブライン５２の液面を検出するための液面計５５が設けられている。なお、図示していないが、ガソリンベーパ凝縮容器５１には、内部のブライン５２の温度を検知するためのサーミスタや温度計等の温度センサが設けられており、この温度センサが検出した温度情報が図示省略の制御手段に送られて、ブライン５２の温度を所定範囲内で維持するように冷媒回路４０が制御されるようになっている。この制御手段は、各電磁弁の開閉や、各ポンプの駆動周波数、圧縮機４１の駆動周波数、送風機４６の回転数、各減圧弁の開度等を制御する。

次に、ガソリンベーパ回収装置１００の動作について説明する。
まず、冷媒回路４０を動作させて、蒸発器４４の温度を低下させる。具体的には、圧縮機４１を駆動させ、冷媒を循環させることによって、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に設けられている蒸発器４４の温度を低下させる。このとき、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２を所定の温度にまで低下させる。そして、ブライン５２が所定の温度に達したら、圧縮機４１の駆動を停止する。なお、ガソリンベーパ凝縮容器５１は、保冷剤等で保冷するとよい。

ブライン５２の温度が所定の範囲より上昇したら、圧縮機４１の駆動を再開する。つまり、図示省略の制御手段は、温度センサからの温度情報に基づいて、ブライン５２の温度を所定の範囲で維持するように冷媒回路４０（特に、圧縮機４１の駆動周波数）を制御しているのである。ガソリンベーパ凝縮容器５１内のブライン５２の温度が所定の範囲に制御されることで、ガソリンベーパ回収運転の準備が整うことになる。そして、ガソリン計量器からガソリンが給油されると、ガソリンベーパ回収運転が開始される。

ガソリンベーパ回収運転は、給油ノズル２１から自動車等のガソリンタンクに給油される際に、給油口から追い出される（排出される）ガソリンベーパ（常温で約４０Ｖｏｌ％）をガソリンベーパ凝縮回路１０内に吸引することから開始する。つまり、ガソリンベーパ凝縮回路１０を構成するガソリン吸引ポンプ２３の運転によって、給油ノズル２１を介してガソリンベーパ凝縮回路１０内にガソリンベーパが吸引されるのである。吸引されたガソリンベーパは、ガソリンベーパ凝縮容器５１内のガソリン凝縮器２４内を徐々に冷却されながら上方から下方へと流れる。冷却されたガソリンベーパは、その一部が液化してガソリンベーパ凝縮容器５１から流出する。

液化したガソリンは、気液分離器２５で捕捉、回収され、ガソリンベーパを含む空気から分離される。気液分離器２５で捕捉されたガソリンは、給油機等に給油され、再利用されることになる。また、液化しなかったガソリンベーパは、吸脱着塔１１ａの容器１ａ又は吸脱着塔１１ｂの容器１ｂに流入する。つまり、ガソリンベーパ凝縮容器５１のみでは、ガソリンベーパの全部を液化、回収することはできないために、ガソリンベーパは吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂで吸着及び脱着され、回収されることになる。なお、吸脱着塔１１ａの容器１ａ又は吸脱着塔１１ｂの容器１ｂに流入するガソリンベーパは、それぞれの下側から流入し、上側に向かって流れるようになっている。

吸脱着塔１１ａでガソリンベーパを吸着する場合は、第２電磁弁２６ａが開制御、第２電磁弁２６ｂが閉制御され、気液分離器２５を流出したガソリンベーパを含む空気が吸脱着塔１１ａの容器１ａに流入する。吸脱着塔１１ａでは、吸脱着塔１１ａの容器１ｂ内部に設けられている吸着剤１３ａでガソリンベーパが吸着される。したがって、ガソリンベーパを含む空気からガソリンベーパが吸着されるので、ガソリンベーパ濃度が低減する。たとえば、吸着剤１３ａは、ガソリンベーパを吸着することによって、ガソリンベーパの含有量を１ｖｏｌ％以下とする。そして、１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気は、開制御されている第３電磁弁２７ａ及び第１減圧弁２８を経て、大気に放出される。

一方、吸脱着塔１１ｂでは、ガソリンベーパの脱着が行なわれる。具体的には、脱着ポンプ３４が駆動されることにより、空気が第２減圧弁３１で減圧され（たとえば、−８０ｋＰａＧ）、第４電磁弁３２ｂを経て吸脱着塔１１ｂの容器１ｂに流入する。つまり、吸着剤１３ｂに吸着されているガソリンベーパは、吸脱着塔１１ｂの容器１ｂに流入した空気によって、吸着剤１３ｂから脱着されるのである。そして、空気に含まれるガソリンベーパの含有量を増加し（つまりガソリンベーパ濃度を高く）、吸脱着塔１１ｂから流出させ、再利用する。

吸脱着塔１１ｂから流出したガソリンベーパは、脱着ポンプ２３に吸引され、再度ガソリンベーパ吸着用配管２９（つまりガソリンベーパ吸着回路２０）に流入する。そして、給油ノズル２１から流入したガソリンベーパと合流して、ガソリンベーパ凝縮容器５１に流入する。このようにして、ガソリンベーパ回収装置１００では、ガソリンベーパの回収率の向上を図るようにしている。

吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂは、所定の時間間隔や、吸脱着塔１１ａ又は吸脱着塔１１ｂの出口近傍のガソリンベーパ濃度によって、機能が切り換わるようになっている。それは、吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂでガソリンベーパを吸着できる量には、所定の限界が存在し、連続運転を実行するには、ガソリンベーパの吸着と脱着とを切り換える必要があるからである。上述した例では、吸着塔として機能していた吸脱着塔１１ａが脱着塔として機能させ、脱着塔として機能していた吸脱着塔１１ｂが吸着塔として機能させる。なお、吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂの切り換えは、各電磁弁の開閉を制御することで行われるようになっている。

ここで、吸脱着塔１１ａの容器１ａ及び吸脱着塔１１ｂの容器１ｂに充填される吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂの流動について説明する。なお、吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂは、同様の構造となっているため、吸脱着塔１１ａ及び吸脱着塔１１ｂをまとめて吸脱着塔１１として説明する。図２は、吸脱着塔１１の縦断面構成を示した断面図である。図３は、吸着剤１１の縦断面構成を模式的に示した概略断面図である。図４は、吸脱着塔１１の内部を透視して示した透視斜視図である。図５は、吸着剤１３の充填状態を説明するための説明図である。図６は、吸着剤１３の粒径とガソリンベーパの塔内流速との関係を示したグラフである。

図２〜図５に示すように、吸脱着塔１１の容器１（容器１ａ及び容器１ｂ）内部には、吸着剤冷却器１２（吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂ）が配置されている。吸着剤冷却器１２は、図５に示すように、たとえばフィンチューブ熱交換器で構成するとよい。そして、吸脱着塔１１の容器１内部に吸着剤１３（吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂ）を充填する際に、吸着剤冷却器１２を構成するフィンの間に吸着剤１３を詰め込むようにするとよい。上述したように、吸着時は、吸脱着塔１１の容器１には、ガソリンベーパが下側から流入し、上側に向かって流れるようになっている（図３〜図５に示す上向きの矢印）。このガソリンベーパは、給油量に応じた所定の速度を伴って吸脱着塔１１に流入するようになっている。

このとき、吸着剤１３は、吸脱着塔１１の容器１に流入するガソリンベーパの塔内流速によって流動することになる。吸脱着塔１１の容器１に流入するガソリンベーパの塔内流速によっては、吸着剤１３の流動が大きくなり、吸着剤１３が粉砕してしまう可能性がある。また、吸着剤１３が粉砕すると、吸着と脱着を繰り返す際における吸脱着塔１１の容器１の内部の正圧、負圧によって、その一部が吸脱着塔１１の外部に流出し、ガソリンベーパ回収装置１００を構成する各機能部品（たとえば、ガソリン吸引ポンプや電磁弁等）を故障させてしまう可能性がある。

図６に基づいて、吸着剤１３が流動しないガソリンベーパの塔内流速について説明する。この図６では、横軸が吸着剤粒径（Ｄｐ［ｍｍ］）を、縦軸が吸脱着塔１１の容器１内で吸着剤１３が流動しない最大流速（Ｖ［ｍ／ｓ］）をそれぞれ示している。この試験結果から、平均粒径が０．７５［ｍｍ］の吸着剤１３を使用したとき、ガソリンベーパの塔内流速を０．５６２［ｍ／ｓ］以下とすれば、吸着剤１３が流動しないことがわかった。つまり、０．７５［ｍｍ］を吸着剤１３の最大粒径とすると、ガソリンベーパの塔内流速の最大値が０．５６２［ｍ／ｓ］となるのである。

また、この流速を実現するためには、吸脱着塔１１の容器１の胴径（容器１の内部の直径）を５５［ｍｍ］以上とすればよいこともわかった。塔内流速は、塔内流量（たとえば、８０［ｌ／ｍｉｎ］）を吸脱着塔の断面積（たとえば、０．０２１１［ｍ² ］）で割ることで算出できる。したがって、吸脱着塔１１の容器１の胴径は、塔内流速を０．５６２［ｍ／ｓ］、塔内流量を８０［ｌ／ｍｉｎ］として逆算することによって算出することができるのである。

一般的に、給油ノズル２１からガソリンが給油されると、４０〜８０［ｌ／ｍｉｎ］程度のガソリンベーパがガソリンタンクから追い出される。そこで、ガソリンベーパの流量に関わらず、容器１の胴径を５５［ｍｍ］以上（たとえば、１６４［ｍｍ］）とすることにより、吸着剤１３の粒径の大小に関わらず、容器１の内部におけるガソリンベーパ流速度を０．５６２［ｍ／ｓ］以下に制御することができる。これにより、吸着剤１３の破砕を防止し、ガソリンベーパ回収装置１００の信頼性が向上することになる。また、ガソリンベーパの吸着効率を向上させることもできる。

さらに、吸脱着塔１１の入出口におけるガソリンベーパ濃度を設定することで、容器１内部に流入するガソリンベーパの流量が既知であり、吸着するガソリンベーパの量をある程度特定することでき、必要な吸着剤１３の量を決定することができる。しかしながら、吸着剤１３が流動しないようにガソリンベーパの流速を制御していたとしても、不測の事態に備えて、ガソリンベーパ回収装置１００の安全性を更に向上させることが要求される。そこで、この実施の形態では、吸脱着塔１１の構造を工夫することによって、更に高い安全性を実現可能にしている。つまり、吸脱着塔１１は、吸着剤１３の流動を効果的に抑制できる構造を特徴としているのである。

ここで、この実施の形態の特徴事項である吸脱着塔１１の構成（上部の構成及び下部の構成）について詳細に説明する。図７は、吸脱着塔１１の上部の断面構成を拡大して示した拡大縦断面図である。図８は、吸脱着塔１１の上部を分解した状態を示す分解斜視図である。図９は、吸脱着塔１１の上部外側の縦断面構造を拡大して示す拡大断面図である。まず、図７〜図９に基づいて、吸脱着塔１１の上部（内側及び外側）の構成について詳細に説明する。

図２及び図７に示すように、吸脱着塔１１の上部は、フィルタ６１、パンチングメタル６２、弾性体６３及び蓋部６４が下側から順に積層されて構成されている。すなわち、吸脱着塔１１の内部に吸着剤１３を充填し、その上側にフィルタ６１及びパンチングメタル６２が載置し、パンチングメタル６２の上側から弾性体６３で押圧することによって、吸着剤１３を上側から均一の力で押さえ込むようになっている。このような構成とすることで、吸着剤１３の嵩の変動に対応するようになっている。

また、吸脱着塔１１は、図４及び図７に示すように容器が円筒状に構成されている。そして、フィルタ６１、パンチングメタル６２及び蓋部６４の形状も、図７に示すように容器１の円筒状に対応するよう円盤状に構成されている。なお、図２、図４及び図５に示したように、蓋部６４は吸脱着塔１１の上部外側に配置されるようになっており、フィルタ６１、パンチングメタル６２及び弾性体６３は吸脱着塔１１の上部内側に配置されるようになっている。まず、吸脱着塔１１の上部内側の構造について説明する。

フィルタ６１は、吸脱着塔１１の容器１の上側から吸着剤１３が流出してしまうのを防止する機能を有している。したがって、フィルタ６１は、吸着剤１３の大きさ（粒径）よりも小さな目を有するフィルタ密度を有していればよい。また、フィルタ密度の異なる複数枚のフィルタ６１を積層させるようにしてもよい。この場合、下側に配置されるフィルタ６１のフィルタ密度を粗、上側に配置されるフィルタ６１のフィルタ密度を密にすれば、フィルタ密度を一定としたものに比べて、容器１内部の圧力損失を低減することができる。なお、フィルタ６１の素材や厚さを特に限定するものではない。

パンチングメタル６２は、弾性体６３からの力をフィルタ６１に均一に伝達する機能を有している。このパンチングメタル６２には、複数の孔が形成されている。したがって、吸着剤１３から脱着したガソリンベーパを少量含んだ空気が吸脱着塔１１の上側から流出することができるようになっている。なお、パンチングメタル６２に形成する孔の数や大きさを特に限定するものではない。また、パンチングメタル６２の材料や厚さも特に限定するものではない。

弾性体６３は、蓋部６４とパンチングメタル６２との間に設けられ、吸着剤１３の流動に応じて、フィルタ６１及びパンチングメタル６２を吸着剤１３に押圧させる機能を有している。したがって、吸着剤１３が流動しても、それに応じてフィルタ６１及びパンチングメタル６２が上下に移動するので、吸着剤１３の流動による影響を抑制することが可能になっている。この弾性体６３は、コイルバネ（図２、図５及び図８参照）や板バネ、空気バネ、ゴム等で構成するとよく、特に材料及び構造を特定するものではない。

蓋部６４は、中央部に空気出口孔６５が形成されており、この空気出口孔６５から容器１内部の空気が流出するようになっている。また、図２に示すように、空気出口孔６５に貫通させる吐出管６６を設けるようにしてもよい。さらに、吐出管６６を設けた場合には、容器１の内部側の端部に流出防止メッシュ６７を設けるとよい。そうすれば、吸着剤１３が粉砕し、その一部がフィルタ６１を通り抜けてしまったとしても、空気出口孔６５から外部に流出させないようにすることが可能になる。なお、流出防止メッシュ６７は、吸着剤１３の粒径よりも小さいメッシュ構造をしているもので構成してあればよく、厚さや材料を特に限定するものではない。たとえば、金属製メッシュや不織布等で流出防止メッシュ６７を構成するとよい。

図９に基づいて、吸脱着塔１１の上部外側、つまり蓋部６４を吸脱着塔１１の上方端部に固定する仕方について説明する。蓋部６４は、その平面形状が容器１の平面形状よりも大きくなっているため、吸脱着塔１１の上方外側に配置、固定されるようになっている。吸脱着塔１１の気密性が確保されていない場合や、強度が不足している場合には、ガソリンベーパの漏れが発生し、吸着性能が低下することになってしまう。そこで、吸脱着塔１１は、ガソリンベーパの吸着を効率よく実行するために、蓋部６４を用いて気密性及び強度を確保し、ガソリンベーパの吸着時、容器１の内部を、所定の圧力（たとえば、３［ｋｇ／ｃｍ² ・ａｂｓ］）で維持できるようにしている。

図９に拡大して示すように、容器１の上方端部には、フランジ部７１が設けられている。このフランジ部７１は、容器１の側壁と一体として形成してもよく、容器１の側壁と別体として形成し、取り付けるようにしてもよい。また、容器１の側壁外側と、フランジ部７１との間に所定の空間部７２を形成するように、フランジ部７１は、所定の回数折り曲げられて形成されている。この空間部７２には、蓋部６４と吸脱着塔１１との密着性を高めるためにパッキン７３が設けられるようになっている。このパッキン７３は、蓋部６４と吸脱着塔１１との密着性を高めるためのもので構成すればよく、材料及び形状を特に限定するものではない。たとえば、Ｏ−リングやシール剤でパッキン７３を構成するとよい。

蓋部６４とフランジ部７１とは、ネジ等の上部締結部材７４で締結され、固定されるようになっている。したがって、蓋部６４及びフランジ部７１には、上部締結部材７４を貫通させるための蓋部貫通孔７５及びフランジ貫通孔７６が形成されている。また、図９に示すように、上部締結部材７４がネジである場合には、雄ネジを上から挿入し、フランジ部７１の下側に設けてある雌ネジで締結すればよい。なお、フランジ貫通孔７６に溝を形成し、締結するようにしてもよい。このようにすることで、吸脱着塔１１の上側から、吸着剤１３の充填や蓋部６４の締結等の作業をすることができ、作業性を向上させているのである。

すなわち、吸脱着塔１１の上部では、溶接作業等の手間の要する作業をしなくて済むことになり、作業性を向上させるとともに、メンテナンス等も比較的容易に実行することができるのである。なお、上部締結部材７４の個数は、蓋部６４とフランジ部７１とが気密性よく締結できる程度であればよく、特に限定するものではない。また、フランジ部７１の構造は、空間部７２が形成でき、蓋部６４と締結できればよく、特に限定するものではない。さらに、フランジ部７１の材料は、吸脱着塔１１と同様な材料で構成してもよく、異なる材料で構成してもよい。

次に、吸脱着塔１１の下部内側の構成について詳細に説明する。図１０は、吸脱着塔１１の下部の断面構成を拡大して示した拡大縦断面図である。図４及び図１０に示すように、吸脱着塔１１の下部内側には、台座８１が配置されている。この台座８１は、吸脱着塔１１の容器１の下部に所定の空間を設けるための機能を果たすようになっている。すなわち、台座８１を配置することによって、容器１内部のガソリンベーパ入口直後に空間を設け、吸着剤１３を存在させないようにしているのである。

容器１内部のガソリンベーパ入口直後に吸着剤１３を充填した場合には、容器１の下部（入口孔８５）から流入したガソリンベーパが入口直後から広範囲に広がることなく、容器１の上部に到達することになる。そのため、充填されている吸着剤１３に均一にガソリンベーパが接触せず、吸着剤１３の能力を有効に利用できていなかった。また、吸脱着塔１１の容器１へ液ガソリンが流入した場合に、この液ガソリンが吸着剤１３に直接接触してしまうことになる。こうなると、吸着剤１３が十分に能力を発揮することができなくなり、吸着性能が低下することになる。

そこで、吸脱着塔１１は、台座８１を配置し、吸脱着塔１１内部のガソリンベーパ入口直後に空間を設け、流入したガソリンベーパを分散させて吸着剤１３に接触するようにするとともに、液ガソリンが流入した場合でも空間内に捕捉し、吸着剤１３に直接接触させないようにしている。この台座８１は、平面形状が正方形状や長方形状としてもよく（図４参照）、容器１の平面形状に合わせて円形状としてもよい。また、台座８１には、複数の貫通孔が形成されている（図４参照）。したがって、吸脱着塔１１の容器１の下側から流入したガソリンベーパが上側に流れるようになっている。

また、図１０に示すように、入口孔８５に貫通させる吸入管８６を設けるようにしてもよい。さらに、吸入管８６を設けた場合には、容器１の内部側の端部に分散メッシュ８２を設けるとよい。分散メッシュ８２を設けることで、容器１内部に異物が混入してしまうのを防止できるとともに、容器１内部に流入したガソリンベーパをより効率よく、分散させることができる。したがって、吸脱着塔１１は、台座８１によって形成される空間と、分散メッシュ８２とによって、容器１内部に流入したガソリンベーパを高効率で分散させ、吸着剤１３の一部だけに吸着させることなく、吸着剤１３の全体に均等に吸着させることができ、吸着性能を向上させている。

台座８１の上部には、複数枚の粗密度の異なる荷重分散メッシュ８３が積層配置されている。この荷重分散メッシュ８３は、容器１内部に異物が混入してしまったとしても、その異物が吸着剤１３に到達するのを防ぐことができるとともに、ガソリンベーパを更に分散させて吸着剤１３に接触させることができる。また、荷重分散メッシュ８３には、吸着剤１３の荷重が加わることになる。この吸着剤１３の荷重によって、荷重分散メッシュ８３が破損する可能性がある。そこで、積層させる複数枚（たとえば、２枚）の荷重分散メッシュ８３の粗密度を異なるものとして、吸着剤１３の荷重を分散させるようにしている。

図１０に示すように、下側に配置される荷重分散メッシュ８３のメッシュ密度を粗、上側に配置される荷重分散メッシュ８３のメッシュ密度を密にすれば、メッシュ密度を一定としたものに比べて、吸着剤１３の荷重を適当に分散させることができる。なお、分散メッシュ８２及び荷重分散メッシュ８３は、吸着剤１３の粒径よりも小さいメッシュ構造をしているもので構成してあればよく、厚さや材料を特に限定するものではない。たとえば、不織布等で分散メッシュ８２及び荷重分散メッシュ８３を構成するとよい。

図１１は、吸脱着塔１１の容器１の内部に配置する吸着剤冷却器１２の固定の仕方を説明するための説明図である。図１１に基づいて、吸脱着塔１１の下部の構成、特に吸着剤冷却器１２の固定について詳細に説明する。容器１内に配置される吸着剤冷却器１２が支持されない状態でガソリンベーパが流入したり振動等が加わったりすると、吸着剤冷却器１２に接続しているブライン配管５４（ブライン入口側配管９１及びブライン出口側配管９２）に局所的な力が加わり、配管が折損する危険性がある。また、吸着剤冷却器１２の位置がずれ、容器１内の吸着剤１３の冷却が均一に行なえないという可能性がある。

そこで、吸脱着塔１１は、吸着剤冷却器１２を容器１の下部及び側面部で固定し、縦横方向のずれを防止している。具体的には、吸着剤冷却器１２を容器１内に装着する際、吸着剤冷却器１２の端部の板金部を容器１の側面に接触させる程度に折り曲げる。こうすることで、吸着剤冷却器１２の横方向のずれを防止することができる。また、吸着剤冷却器１２の下部をネジ等の下部締結部材９３で締結することにより固定する。こうすることで、吸着剤冷却器１２の縦方向のずれを防止することができる。

したがって、吸着剤冷却器１２を容器１内部で所定の位置に固定でき、容器１内の吸着剤１３を均一に冷却できることになる。また、吸着剤冷却器１２に接続しているブライン配管５４への負荷を軽減できる。なお、下部締結部材９３は、容器１の下部に配置される台座８１と、吸着剤冷却器１２とを固定するようになっている。したがって、台座８１の側面には、下部締結部材９３が貫通できる貫通孔を形成しておくとよい。また、図１１に示すように、下部締結部材９３がネジである場合には、雄ネジを横から挿入し、台座８１によって形成される空間に設けてある雌ネジで締結すればよい。なお、台座８１の貫通孔に溝を形成し、締結するようにしてもよい。

以上のように、ガソリンベーパ回収装置１００に搭載される吸脱着塔１１は、上部の構成を工夫することによって、吸脱着塔１１の容器１の内部に充填される吸着剤１３の流動を効果的に押さえ込み、安全性を向上させることができるとともに、下部の構成を工夫することによって、吸脱着塔１１の容器１の内部に配置する吸着剤冷却器１２を容易に固定でき、吸着剤１３の冷却を均一に行なえるようにしている。したがって、安全性及び安定性の高い吸脱着塔１１を提供することが可能になる。

実施の形態に係るガソリンベーパ回収用吸脱着塔を搭載したガソリンベーパ回収装置全体の回路構成を示す概略回路構成図である。 吸脱着塔の縦断面構成を示した断面図である。 吸着剤の縦断面構成を模式的に示した概略断面図である。 吸脱着塔の内部を透視して示した透視斜視図である。 吸着剤の充填状態を説明するための説明図である。 吸着剤が流動しない範囲におけるガソリンベーパの塔内流速を説明するためのグラフである。 吸脱着塔の上部の断面構成を拡大して示した拡大縦断面図である。 吸脱着塔の上部を分解した状態を示す分解斜視図である。 吸脱着塔の上部外側の縦断面構造を拡大して示す拡大断面図である。 吸脱着塔の下部の断面構成を拡大して示した拡大縦断面図である。 吸脱着塔の内部に配置する吸着剤冷却器の固定の仕方を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 容器、１ａ 容器、１ｂ 容器、１０ ガソリンベーパ凝縮回路、１１ 吸脱着塔、１１ａ 吸脱着塔、１１ｂ 吸脱着塔、１２ 吸着剤冷却器、１２ａ 吸着剤冷却器、１２ｂ 吸着剤冷却器、１３ 吸着剤、１３ａ 吸着剤、１３ｂ 吸着剤、２０ ガソリンベーパ吸着回路、２１ 給油ノズル、２２ 第１電磁弁、２３ ガソリン吸引ポンプ、２４ ガソリン凝縮器、２５ 気液分離器、２６ａ 第２電磁弁、２６ｂ 第２電磁弁、２７ａ 第３電磁弁、２７ｂ 第３電磁弁、２８ 第１減圧弁、２９ ガソリン吸着用配管、３０ ガソリンベーパ脱着回路、３１ 第２減圧弁、３２ａ 第４電磁弁、３２ｂ 第４電磁弁、３５ ガソリン脱着用配管、４０ 冷媒回路、４１ 圧縮機、４２ 凝縮器、４３ 絞り装置、４４ 蒸発器、４５ 冷媒配管、４６ 送風機、５０ ブライン回路、５１ ガソリンベーパ凝縮容器、５２ ブライン、５３ ブラインポンプ、５４ ブライン配管、５５ 液面計、６１ フィルタ、６２ パンチングメタル、６３ 弾性体、６４ 蓋部、６５ 空気出口孔、６６ 吐出管、６７ 流出防止メッシュ、７１ フランジ部、７２ 空間部、７３ パッキン、７４ 上部締結部材、７５ 蓋部貫通孔、７６ フランジ貫通孔、８１ 台座、８２ 分散メッシュ、８３ 荷重分散メッシュ、８５ 入口孔、８６ 吸入管、９１ ブライン入口側配管、９２ ブライン出口側配管、９３ 下部締結部材、１００ ガソリンベーパ回収装置。

Claims (10)

1. 円筒状の容器を有し、前記容器内部に吸着剤が収容され、前記容器の下側から流入してくる空気に含まれているガソリンベーパを前記吸着剤に吸着させて、前記空気のガソリンベーパ含有量を所定の濃度以下とし、前記吸着剤に吸着されたガソリンベーパを脱着するガソリンベーパ回収用吸脱着塔であって、
   前記吸着剤の粒径よりも小さな目を有し、前記吸着剤の流出を防止するフィルタと、
   前記フィルタを押圧する弾性体と、
   前記フィルタと前記弾性体の間に配置され、前記弾性体の押圧力を前記フィルタ全体均一に伝達させるパンチングメタルと、
   前記容器の胴径よりも大きな径を有し、前記容器を覆い、中心部に空気出口孔が形成された蓋部とを備えた
   ことを特徴とするガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
2. 前記フィルタ、前記弾性体及び前記パンチングメタルを前記容器の上部内側に設けるとともに、前記蓋部を前記容器の上部外側に設けるようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
3. フィルタ密度の異なる複数枚で前記フィルタを構成し、
   下側から順に前記フィルタ密度を密にする
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
4. 前記容器の上方端部にフランジ部を設け、
   前記蓋部と前記フランジ部とを上部締結部材を用いて締結、固定するようにした
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
5. 前記容器の側面外側と前記フランジとの間に所定の空間部が形成できるように前記フランジ部を形成し、
   前記空間部にパッキンを設けるようにした
   ことを特徴とする請求項４に記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
6. 前記容器の下部内側に空間を形成するための台座を設けた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
7. 前記容器の下側にガソリンベーパを含んだ空気が流入するための入口孔を形成し、
   前記入口孔に分散メッシュを設けるとともに、
   前記台座の上部に複数枚の粗密度の異なる荷重分散メッシュを積層配置させた
   ことを特徴とする請求項６に記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
8. 前記容器の内部に前記吸着剤を冷却するための吸着剤冷却器を設け、
   前記吸着剤冷却器の端部の板金部を折り曲げて前記容器の側面に接触させ、
   前記吸着剤冷却器の下部を下部締結部材で締結、固定するようにした
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
9. 円筒状の容器を有し、前記容器内部に吸着剤が収容され、前記容器の下側から流入してくる空気に含まれているガソリンベーパを前記吸着剤に吸着させて、前記空気のガソリンベーパ含有量を所定の濃度以下とし、前記吸着剤に吸着されたガソリンベーパを脱着するガソリンベーパ回収用吸脱着塔であって、
   前記容器の胴径及び前記吸着剤の粒径から、前記ガソリンベーパを含んだ空気が前記容器内に流入する際の速度を所定の速度以下に制御した
   ことを特徴とするガソリンベーパ回収用吸脱着塔。
10. 前記容器の胴径を５５ｍｍ以上とし、前記ガソリンベーパを含んだ空気の速度を０．５６２ｍ／ｓ以下に制御した
    ことを特徴とする請求項９に記載のガソリンベーパ回収用吸脱着塔。

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