JP3270475B2 - 液体の上に発生するガス混合物の分離のための方法及び装置 - Google Patents

液体の上に発生するガス混合物の分離のための方法及び装置

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JP3270475B2 JP51882993A JP51882993A JP3270475B2 JP 3270475 B2 JP3270475 B2 JP 3270475B2 JP 51882993 A JP51882993 A JP 51882993A JP 51882993 A JP51882993 A JP 51882993A JP 3270475 B2 JP3270475 B2 JP 3270475B2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス分離膜を有し、その残留物側に１以上
の成分が希薄されたガス混合物（残留物）を、透過物側
に１以上の成分が濃縮された混合物（透過物）を発生す
ることができる分離装置を使用して液体上に発生するガ
ス混合物、特に炭化水素ガス混合物を分離するための方
法及びこの方法の実施のための装置に関する。
例えば容器に液体を充填するときに直接に充填場所に
ガス又は液体の成分からなるガス混合物が発生すること
は知られている。自然法則的過程に基づき発生するこの
ガス又はガス混合物はこれまでたいていの場合環境へ無
秩序に、例えば給油所で自動車に給油する場合大気に直
接放出される。このような補給又は給油操作の際のガス
又はガス混合物の無秩序な放出には２つの大きな欠点が
ある。一方では多量の液体がガス状で環境に放出され、
それが大きな経済的不利益を招き、他方ではその際環境
も、補給又は給油操作を行う係員も、多量の健康に有害
なガスに影響されるのである。
この大きな欠点を除くために、とりわけ法的規則に基
づいて、例えば自動車のタンクの給油のために燃料を自
動車のタンクへ流出させるいわゆる給油ガンに、タンク
の注入管と給油ガンの一部を取り囲む密封スリーブを装
備することが計画された。その場合タンク注入管と給油
弁の接合部が環境に対して密封される。給油過程で発生
するガスはこの密封スリーブによって環境から隔離して
閉じ込められ、タンクへ戻される。このように自動車の
タンクの給油の時には、他の充填される容器にも基本的
に同様に当てはまることであるが、給油又は補給時に発
生するガス又はガス混合物をタンクから流出させない
で、むしろ閉じた系の中で再循環することを保証しなけ
ればならない。その場合通常どの液体タンクにも設けら
れているタンク空気抜きに設置された、この種のタンク
の呼吸損失（Atmungsverlust）の減少も兼ねて設けられ
たフィルタ、例えばカーボンフィルタが自動車のタンク
又は容器の内部に通常発生するガスの吸着を行う。燃料
液タンクから排出されたガス容積を、液体が取り出され
る貯蔵タンクへ再び返送するのが狙いである。この点に
関連していわゆるガス補償にも言及する。ガス補償は各
国で指定されており、呼吸損失の減少のための自動車へ
の小型カーボン缶の設置及び給油所でのガス補償を内容
とする。
本発明の課題は、液体容器へのガス又はガス混合物の
いっそう効果的な返送が可能であり、その際方法を簡単
な手段で実施することができ、方法の実施のための装置
を安価かつ実質的にメンテナンスフリーに準備すること
ができ、この方法及び／又は装置を例えば自動車等のた
めの給油所のあらゆる任意の計量給油器又は中央装置で
使用することができ、その際環境負荷及び補給操作を行
う係員の健康に危険な負荷が、環境及び健康に無害な範
囲まで減少されるように前述の系の改善する、冒頭に挙
げた種類の方法及び装置を提供することである。
本発明に基づく方法により、液体の補給操作の時に環
境気体と接触して発生し、残留物側及び透過物側の負圧
により分離装置へ送られる被分離ガス混合物の時間当た
りの容積量が、補給操作の時に補給される液体の時間当
たりの容積量より大きく、生じた透過物の時間当たりの
容積量が補給操作の時に補給される液体の時間当たりの
容積量と等しいかそれより小さいことによって上記の課
題が解決される。
例えばガソリン等のような燃料を貯蔵する容器又はタ
ンクの液面上に形成されるガス及び空気の安定な混合物
層が、この成層を乱されない所定の比に保たれ、この比
が本発明に基づき乱されず、従ってこのように操作され
る負圧支援式ガス返送系は決してその効率に制限を受け
ないことこがこうして具合よく保証される。
本方法の有利な構成によれば、返送されるガス混合物
と補給される液体の容積比は1:1,05の範囲である。
容器に液体を補給又は充填する場所で直接にガス混合
物を吸い出すために、及び簡単にしかも的確に調整し得
るような方法を可能にするために、被分離ガス混合物に
対して透過物を減圧することが好ましい。その場合残留
物も被分離ガス混合物に対して減圧することが好まし
い。このようにしてガス又はガス混合物が負荷された容
器又はタンク注入管の環境が、完全に吸い出されるよう
な負圧を補給場所の区域に生じるので、圧力インベント
リーを、ガス分離膜を有する分離装置中のガス混合物の
分離のために計画的に利用することができる。
補給操作のために液体を抽出した液体貯蔵物、例えば
給油所等の地中タンク等に残留物を再び送ることが好ま
しい。
被分離ガスがごく僅かしか負荷されていない残留物は
環境へ放出することが好ましい。また残留物を環境に直
接放出するのでなく、少なくとも一部は液体容器の空気
抜き室に導いて、例えば液体容器のガス容積の不足分を
この処置によって補償するのが適当である。
最後に、分離装置に進入する前に被分離ガス混合物の
吸込圧力を所定の値に調整するのが有利である。
本方法の実施のための装置において、分離装置の残留
物側と透過物側のいずれににも夫々１個の負圧発生のた
めのポンプ装置を配設し、液体の補給操作の時に環境気
体と接触して発生し、分離装置へ送られる被分離ガス混
合物の時間当たりの容積量が、補給操作の時に補給され
る液体の時間当たりの容積量より大きく、生じた透過物
の時間当たりの容積量が、補給操作の時に補給された液
体の時間当たりの容積量に等しいか又はこれより小さい
ように上記ポンプ装置を調整し得ることによって、本発
明の課題が解決される。
本発明に基づく装置の利点はおおむね次の点にある。
即ち残留物側及び透過物側に設けたポンプ装置が最小負
荷から全負荷に達するまでの範囲で、ガス分離膜を装備
する分離装置の同様の分離成績を常に保証することがで
きるように、ポンプ装置の使用特性を調整することがで
き、その際ガス又はガス混合物と容器又はタンク内の補
給された液体の容積量との許容比を超えないように、時
間当たりの容積量の比を簡単に持続的に保持することが
できるのである。容器又はタンク内の液面上のガス又は
ガス混合物の安定な成層が乱されないことがこうして簡
単に保証される。
基本的にはポンプ装置を適当に選択することにより、
時間当たりの容積量の比を最小値と最大値の間で持続的
に維持することができる。補給場所から分離装置への送
給管に制御弁を配設すれば、調節が簡単なので有利であ
る。補給場所から吸い出されるガス混合物と送給された
液体容積の比も、この制御弁でポンプ装置の制御による
よりも場合によっては簡単に調整することができる。
透過物のためのポンプ装置の、とりわけ出口側を、得
た透過物を返送する液体容器と連結することが好まし
く、一方ポンプ装置を退出する残留物は、環境へ放出す
ることが好ましい。なお、ポンプ装置、好ましくは真空
ポンプの圧力インベントリーは出口側で著しく大きいの
で、残留物及び透過物の環境又は液体容器への所定の搬
送を行うための補助ポンプ装置は不要である。
また、例えば液体容器内のガス又はガス混合物の不足
分を分離装置からくる残留物で補償することができるよ
うに、残留物のためのポンプ装置を液体容器の空気抜き
室と連結することが好ましい。
最後に、温装置のもう一つの好適な構成においては、
分離装置へ導かれる被分離ガス混合物の吸込圧力が制御
弁で調整されるように形成する。
次に実施例に基づき下記の単一の概略図面を参照しつ
つ本発明を詳述する。
図面には、自動車に液体燃料を供給する給油所と相互
作用し、かつ燃料を送り出す液体タンクと相互作用する
本装置の個別要素をブロック構成図式の関連図で示す。
この単独の図に示す装置10は実質的に、ガス分離膜を
具備する分離装置13からなる。分離装置13は基本的に公
知の仕方で、例えばガス透過により、ガス混合物12の残
留物14及び透過物15への分離を行う。上記の分離装置13
が取り扱うこの分離方法はそれ自体公知であるから、こ
こでは詳しく触れない。分離装置13の入口側は送給管19
を介して液体11のための給油所の給油ホース24と連結さ
れ、液体11は液体11の送給用のここに特に図示しないポ
ンプ装置により液体容器22から適当な接続管を経て給油
所25へ送られる。ホース24はいわゆる同軸ホースであ
り、これによって被分離ガス混合物12及び自動車26のタ
ンクの補給ための液体11の送給が可能である、単独の図
を参照。
補給場所20から分離装置13に至るガス混合物12の送給
管19に、制御弁として構成された弁21が配設されてい
る。弁21については下記で詳しく触れる。分離装置13に
続いて残留物側15にも透過物側14にも、真空ポンプとし
て構成された、分離装置13の残留物側及び透過物側に負
圧を発生するためのポンプ装置16、17が夫々配設されて
いる。透過物15のためのポンプ装置17は出口側が液体容
器22と連結され、一方ポンプ装置16を退出する残留物14
は選択により空気抜き管27に接続される。空気抜き管27
は通常すべての液体容器22でそこにある空気抜き室23と
環境又は環境気体即ち大気18とを連通する。
本発明に基づき装置の操作を行うとき、装置10は下記
の手順で動作する。
まず給油ホース24の自由端に配設された給油ガン28を
自動車26のタンクのここに特に図示しない注入管に差し
込む。給油ガン28は液体11の射出口の区域に直接に、こ
こに特に図示しない吸込ノズル又は吸込口を有する。吸
込ノズル又は吸込口は液体11の補給操作の時に環境気体
18、この場合環境空気と接触して発生するガス混合物12
を吸い出させる。そこで液体11の送給時に、給油ガン28
の給油弁の操作の後に、ガス混合物が２つのポンプ装置
16、17によって、同軸ホースとして形成された給油ホー
ス24を通り制御弁21を経て分離装置13へ導かれる。２つ
のポンプ装置16、17は、装置10の所定の機能のために著
しく大きな圧力インベントリーを形成するから、分離装
置13へガス混合物12を十分に送給するための補助的処置
を行わないでよい。補給場所20、即ち自動車26のタンク
の注入管への液体11の移行の区域に直接におおむね一定
の負圧を持続的に維持することができるように、制御弁
21が設けられている。即ちこの制御弁によって一定の吸
込圧力の維持が図られるのである。
液体の補給操作の時に環境気体18と接触して発生し、
こうして透過物側及び残留物側の負圧によって分離装置
13へ送られる被分離ガス混合物の時間当たりの容積量が
補給操作の時に補給される液体11の時間当たりの容積量
より常に大きく、生じた透過物の時間当たりの容積量
が、補給操作の時に補給される液体11の時間当たりの容
積量に等しいか又はこれより小さいことが、ポンプ装置
16、17の適当に選択した排出量と制御弁の組合わせによ
って保証される。その場合入口の被分離ガス混合物12と
補給される液体11の容積比は液体容器22で1:1,05の範囲
である。
分離装置13を所定のとおり退出する透過物15はポンプ
装置17の出口側から液体タンク22へ返送される。ポンプ
装置16を経て分離装置13を退出する残留物、即ちこの場
合空気は、液体11の成分によるごく僅かな、危険のない
汚染度を有し、環境16又は環境気体、即ち大気へ放出さ
れ又は液体容器22の中のガス容積の不足分を補償するた
めに液体容器22の空気抜き室23へ移送される。
本発明に基づく方法をモデル計算に基づき２つの使用
状態について説明する。
本発明に基づく方法及び本発明に基づく装置は他のガ
ス混合物、例えば種々の体積流量で均一な分離を行わな
ければならない永久ガス混合物の分離にも使用すること
ができる。
参照符号一覧 10 装置 11 液体 12 ガス混合物 13 分離装置 14 残留物（残留物側） 140 残留物 15 透過物（透過物側） 150 残留物 16 ポンプ装置 17 ポンプ装置 18 環境気体（環境） 19 送給管 190 送給管 20 補給場所 21 制御弁 22 液体容器 23 空気抜き室 24 給油ホース 25 給油所 26 自動車 27 空気抜き管 28 給油ガン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オルローゲ、クラウス ドイツ連邦共和国、2054 ゲースタヒ ト、アム・ゲヘルツ ５ (72)発明者 ビント、ヤン ドイツ連邦共和国、2000 バルスビュッ テル、レッゲンホフ 26 (72)発明者 ブルマイスター、ミハエル ドイツ連邦共和国、2058 ラウエンブル ク、ブレス・ラウエル・シュトラーセ 40 (56)参考文献 特開 平２−268808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−33521（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/22

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第一の容器から第二の容器への液体炭化水
    素の補給工程の際に、液体上に発生する炭化水素ガス混
    合物をガス分離膜によって分離する方法において、 ガス分離膜に供給される被分離ガス混合物の時間当たり
    の容積量が、補給工程の際に補給される液体の時間当た
    りの容積量よりも大きく、濃縮精製された透過物の時間
    当たりの容積量が補給工程の際に補給される液体の時間
    当たりの容積量に等しいことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】残留物及び透過物を、被分離ガス混合物に
    比べて減圧することを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】透過物を、液体が注ぎ出された第一の容器
    に再度供給することを特徴とする請求項１又は２に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】残留物を環境へ放出することを特徴とする
    請求項１乃至３のいずれか１に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記分離装置に進入する前に、被分離ガス
    混合物の吸引圧力を所定の値に調整することを特徴とす
    る請求項１乃至４のいずれか１に記載の方法。
  6. 【請求項６】ガス分離膜を有する分離装置（13）及びポ
    ンプ装置（16,17）からなる、請求項１に記載の分離を
    実行するための装置。
  7. 【請求項７】前記分離装置（13）へ供給される被分離ガ
    ス混合物（12）の吸引圧力を、制御弁（21）により調整
    することができることを特徴とする請求項６に記載の装
    置。
JP51882993A 1992-04-27 1993-04-27 液体の上に発生するガス混合物の分離のための方法及び装置 Expired - Lifetime JP3270475B2 (ja)

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